Low Computational Complexity LDPC Decoding Algorithms for DVB-S2 Systems

DVB-S2 시스템을 위한 저복잡도 LDPC 복호 알고리즘

  • Jung Ji-Won (Department of Radio Science & Engineering, Korea Maritime University)
  • 정지원 (한양해양대학교 전파공학과)
  • Published : 2005.10.01

Abstract

In this paper, we first review LDPC codes in general and a belief propagation algorithm that works in logarithm domain. LDPC codes, which is chosen for second generation digital video broadcasting standard, are required a large number of computation due to large size of coded block and iteration. Therefore, we presented two kinds of low computational algorithm for LDPC codes. First, sequential decoding with partial group is proposed. It has same H/W complexity, and fewer number of iteration's are required at same performance in comparison with conventional decoder algerian. Secondly, early detection method for reducing the computational complexity is proposed. Using a confidence criterion, some bit nodes and check node edges are detected early on during decoding. Through the simulation, we knew that the iteration number are reduced by half using subset algorithm and computational complexity of early detected method is about $50\%$ offs in case of check node update, $99\%$ offs in case of check node update compared to conventional scheme.

본 연구에서는 DTV, HDTV 서비스를 동시에 제공하는 차세대 위성 방송시스템의 표준안인 DVB-S2에서 채널 부호화 알고리즘으로 채택한 LDPC 부호의 복호 알고리즘에 대해 연구를 하였다. 샤논의 한계에 근접하기 위해서는 큰 블록 사이즈의 LDPC 부호어 길이와 많은 반복 횟수를 요구한다. 이는 많은 계산량을 요구하며, 그리고 이에 따른 전력 소비량(power consumption)을 야기시키므로 본 논문에서는 세 가지 형태의 low complexity LDPC 복호 알고리즘을 제시한다. 첫째로 큰 블록 사이즈와 많은 반복 회수는 많은 계산량과 power 소모량을 요구하므로 성능 손실 없이 반복 횟수를 줄일 수 있는 SUBSET 방법을 이용한 복호 알고리즘, 둘째로 early stop 알고리즘에 대해 연구하였고, 셋째로 비트 노드 계산과 체크 노드 계산시 일정한 신뢰도 값보다 크면 다음 반복시 계산을 하지 않는 early detection 알고리즘에 대해 연구하였다.

Keywords

References

  1. 'Satellite broadcasting system of integrated service digital broadcasting', ITU-R BO, 1227-2
  2. 'Digital video broadcasting(DVB): Framing structure, channel coding and modulation for digital satellite news gathering(DSNG) and other contribution applications by satellite', ETSI EN 301 210: European Standard
  3. R. G. Gallager, 'Low-density parity-check codes', IRE Trans., Information Theory, vol. 8, pp. 21-28, 1962 https://doi.org/10.1109/TIT.1962.1057683
  4. D. J. C. Mackay, R. M. Neal, 'Near shannon limit performance of low-density parity-check codes', Electron. Letter, vol. 32, pp. 1710-1722, Aug. 1996
  5. T. Richardson, R. Urbanke, 'Efficient encoding of low-density parity-check codes', IEEE Trans. Informaion Theory, vol. 47, pp. 638-656, Feb. 2001 https://doi.org/10.1109/18.910579
  6. Brendan J. Frey, Frank R. Kschischang, 'Early detection and trellis splicing: reduced-complexity iterative decoding', IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no. 2, Feb. 1998
  7. 김성환 외 2인, '채크노드 부분집합에 대한 순차적 복호를 이용한 LDPC 복호 방법 ', JCCI2004, 2004년
  8. E. Eleftheriou, T. Mittelholzer, and A.Dholakia, 'Reduced complexity iterative decoding of low density parity check codes based on belief propagation', lEE Electron Letter, vol. 37, pp. 102-104, Jan. 2001 https://doi.org/10.1049/el:20010077